Η μέθοδος ενανθράκωσης αερίου κενού αναφέρεται στην τοποθέτηση του τεμαχίου εργασίας σε μια ατμόσφαιρα ενανθράκωσης κάτω από ένα περιβάλλον κενού, διατηρώντας το για μια χρονική περίοδο. Σε υψηλές θερμοκρασίες, το αέριο ενανθράκωσης αποσυντίθεται για να παράγει ενεργά άτομα άνθρακα, τα οποία διαχέονται στην επιφάνεια του υλικού για να σχηματίσουν ένα τροποποιημένο στρώμα. Ενώσεις όπως το TiC σχηματίζονται στην επιφάνεια του κράματος τιτανίου TC21 και δεν ανιχνεύονται φάσεις που περιέχουν υδρογόνο- στο σύνθετο στρώμα. Διαπιστώθηκε επίσης ότι η επιφανειακή σκληρότητα του κράματος τιτανίου TC21 αυξήθηκε κατά 2,7 φορές σε σύγκριση με το υπόστρωμα και ο μηχανισμός φθοράς άλλαξε από φθορά κόλλας μεταξύ σφαιρών με βάση Ti-σε λειαντική φθορά και φθορά από τριβή μεταξύ των σφαιρών με βάση Ti-/TiC, βελτιώνοντας σημαντικά την αντοχή στη φθορά του κράματος τιτανίου. Μετά την επεξεργασία σταδιακής ενανθράκωσης αερίου υπό κενό σε κράμα τιτανίου Ti6Al4V, σχηματίστηκε στην επιφάνεια ένα μικροπορώδες κεραμικό στρώμα TiC, με τιμή μικροσκληρότητας που φτάνει τα 778 HV, περίπου 2,3 φορές υψηλότερη από το υπόστρωμα. Η κεραμική φάση TiC έχει λεπτή δομή, ανήκει σε φάση υψηλής σκληρότητας, η οποία μπορεί να ενισχύσει την επιφανειακή αντοχή και την αντίσταση διάτμησης του κράματος τιτανίου, να μειώσει σημαντικά τον ογκομετρικό ρυθμό φθοράς του υλικού και να βελτιώσει την τριβολογική απόδοση του κράματος. Μετά την ενανθράκωση, η ηλεκτροχημική του απόδοση στη διάβρωση μειώνεται ελαφρώς, αλλά εξακολουθεί να παραμένει ανθεκτικό στη διάβρωση υλικό, χωρίς να επηρεάζει τη χρήση του. Η μικροδομή του κεραμικού στρώματος στην επιφάνεια του κράματος τιτανίου Ti6Al4V φαίνεται στο Σχήμα 1.
Η ενανθράκωση πλάσματος περιλαμβάνει τη χρήση βομβαρδισμού ιόντων στο αέριο ενανθράκωσης, προκαλώντας την αποσύνθεση της ενανθρακωτικής ατμόσφαιρας και την παραγωγή ενεργών ατόμων άνθρακα. Με τη ρύθμιση του ρεύματος, η συγκέντρωση άνθρακα στο επιφανειακό στρώμα του υλικού μπορεί να ελεγχθεί, επιτυγχάνοντας τροποποίηση της επιφάνειας χωρίς να απαιτείται όργανο ελέγχου δυναμικού άνθρακα. Μετά την ενανθράκωση πλάσματος του κράματος τιτανίου Ti6Al4V, σχηματίζεται στην επιφάνεια ένα ενανθρακωμένο στρώμα πάχους περίπου 150 μm που αποτελείται από φάσεις TiC και V4C3. Η μικροσκληρότητά του τετραπλασιάζεται σε σύγκριση με το υπόστρωμα, φτάνοντας περίπου τα 1600 HV. Οι φάσεις σκληρού καρβιδίου διασκορπίζονται στην επιφάνεια του κράματος τιτανίου, βελτιώνοντας σημαντικά την αντοχή στη φθορά και επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής της σε κόπωση.
